МУЛЬТИСЛОИНЫИ СВЧ ПОГЛОТИТЕЛЬ

March 30, 2012 by admin Комментировать »

Островский О. С.*, Одаренко Е. Н.” Шматько А. А.**

*     Украинская инженерно-педагогическая академия, ул. Университетская, 16, Харьков – 61003, Украина, Тел.: (0572) 206313; e-mail: oooc@ukr.net **Харьковский национальный университет, пл. Свободы, 4, Харьков-61077, Украина Тел.: (0572) 7075424; e-mail: evgeniy.n.odarenko@univer.kharkov.ua

Fig. 1. Frequency relations of a coefficient module for reflection from a medium boundary surface

В качестве широкополосного поглотителя рассматривается трехслойная металлизированная магнитодиэлектрическая структура, оптимизированная по уровню отражения электромагнитных волн. Ее общая толщина составляет 21 мм.

Исходной точкой для оптимизации были выбраны характеристики слоев магнитодиэлектриков, близкие к приведенным в [1]. Процесс оптимизации проводился методом Хука-Дживса [3]. При этом использовались естественные границы для параметров оптимизации. Минимизируемая функция задавалась как алгебраическая сумма модулей коэффициентов отражения электромагнитных волн в N точках заданного частотного диапазона.

Для рассматриваемой структуры в интервале углов падения ±30° уровень энергии отраженного сигнала не превышает 1% от энергии падающей волны в полосе частот до 0.2ГГц. Поглощение в структуре практически не зависит от поляризации падающей волны [6]. При отклонении значений параметров слоев от оптимальных на 5%, максимальное приращение усредненного в диапазоне длин волн модуля коэффициента отражения не больше 0,02.

В исследуемых структурах не рассматривались нелинейные эффекты и полученные решения в частотном представлении использовались для исследования поглощения импульсов в структуре. Для перехода от пространственно-частотного представления к пространственно-временному было применено обратное преобразование Фурье [2].

Для длительных импульсных сигналов со сравнительно узкой полосой частотного спектра (рис.2, кривая 1) поглощение сигнала практически равномерно в полосе частот. Суммарная отраженная энергия составляет в данном случае 0.28% от энергии падающего поля, а пиковая амплитуда – около 5% от амплитуды падающего сигнала.

Для более коротких импульсов в пределах основной части спектра сигнала зависимости амплитуды и фазы отраженного сигнала неравномерны. Это приводит к существенным искажениям формы и расплыванию импульсов [5]. В данном случае суммарная энергия отраженного поля составляет 0.75% от энергии падающего, а пиковая амплитуда – 8.5% от амплитуды возбуждающего импульса (рис. 2, кривая 2). Т.е., по сравнению с характеристиками узкополосного сигнала, отношение пиковая амплитуда/суммарная отраженная мощность широкополосного сигнала уменьшается [6].

Рис. 2. Отражение импульсных сигналов.

Fig. 2. Reflection of impulse signals

III. Заключение

Одним из перспективных направлений создания СШП поглощающих покрытий является использование магнитодиэлектрических материалов, материальные константы которых близки – e~|Li.

Численный анализ характеристик рассеянных полей и оптимизационные алгоритмы позволяют определить параметры слоистых поглотителей и практически полностью отказаться от сложной процедуры экспериментального подбора параметров слоев.

На основе характеристик слоистой структуры, полученных в частотном представлении, рассчитаны ее импульсные характеристики рассеяния. Суммарная энергия отраженного импульсного сигнала определяется уровнем отражения от структуры (ампли- тудно-частотными характеристиками), а форма сигнала – резонансными характеристиками структуры (амплитудно и фазо-частотными характеристиками) в пределах полосы частот сигнала.

IV. Список литературы

[1 ] Harmuth Н. F. Antennas and Waveguides for Nonsinusoidal Waves. Orlando e. a.: Acad. Press, 1984.

[2] Островский О. С., Одаренко Е. Н., Шматько А. А. Защитные экраны и поглотители электромагнитных волн// Физическая инженерия поверхности,- 2003,- Т.1, № 2,- С. 160-172.

[3] Вайнштейн Л. А., Вакман Д. Е. Разделение частот в теории колебаний и волн. М., 1983.

[4] Банди Б. Методы оптимизации. М.: Радио и связь, 1988.

[5] Ostrovskiy О., Soroka A., Shmat’ko A. Pulse transformation by wavequide and grating with inner dielectric layer// Proc. ISA’93. Nanjing, China, 1993,- P. 424-427.

[6] Островський О. С. Неотражающие стратификации// ВюникХарювського уыверситету. Радюф1зика та елек- троыка,-1999,- Вип. 1, № 427,- С. 42-45.

MULTILAYER MICROWAVE ABSORBER

Ostrovskiy О.*, Odarenko E.**, Shmat’ko A.**

* Ukrainian Engineering-Pedagogical Academy 16, Universitetskay St., Kharkov, 61003, Ukraine Phone: (0572) 206313, e-mail: oooc@ukr.net ** Kharkov National University Svobody Sq.4, Kharkov – 61077, Ukraine Phone: (0572) 7075424 E-mail: evgeniy.n.odarenko@univer.kharkov.ua

Abstract – The problem of the microwave signal reflection and absorption by the multilayer loss media is solved. The optimum structure of an absorber is developed for the minimum number of layers. Space-time structure of electromagnetic field reflected by the multilayer structure is investigated by the Fourier method.

I.  Introduction

The big attention in radiophysics is paid to creation of effective microwave absorbers. At development of stratified absorbers the obtaining of the signal least reflection is actual at minimum width of a material.

II.  Main part

It is well known that electromagnetic wave reflected by the non-conducting media boundary is defined by the ratio of its wave impedance q=(|i/e)l/2. If the constants ц and e are the same, the layer is like the free space. The reflection of normally falling electromagnetic waves by the boundary of two absorbing media is considered in detail in [1].

For the falling angles which differ from normal, the reflected field nature is quite another. Fig.1 shows the dependence of reflection coefficient module R on frequency parameter £2=(D£/a=l/tg5 for the different values of q in the case of E- polarization. One can notice that characteristics of reflected E- and H-polarized waves are the same, then q-> 1/q. The angle between the wave vector and the normal to the boundary is a=60. The figure shows that the conductance greater the reflectance higher. The minimum of R is achieved, when c=0.

The largest absorption takes place in layers with resonant thickness. Three layers on the metal surface are considered as an absorber. This structure has been optimized for the sake of largest absorption in the frequency band. The value of R in the case of a=0 is not more than 0,1. The total optimum thickness is 0.21 mm.

Fig. 2 shows time dependence of pulse sharpening reflected from the absorber. Curve 1 corresponds to the initial pulse duration of Ts= 10′8 s, 2- Ts= 10′9 s. The carrier frequency is equal to = 0.45GHz. In the case 1 the total reflected energy equal to 0.28 comparatively to the incidence energy and peak amplitude near 5 % comparatively to the incidence pulse amplitude. For the more shorter pulses one can observe considerable pulse distortion and widening.

III.  Conclusion

The optimum structure of an absorber is developed for the minimum number of layers. In the angle interval ±30°, the energy reflection does not exceed 1% for the E- or H-polarized waves. The absorber quality is restricted with reference to the definite pulse duration.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии»

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты